一种用于金属纳米材料的绿色制备方法与流程

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体为一种用于金属纳米材料的绿色制备方法。

背景技术：

近年来，纳米技术已成为各行业研究热点，纳米复合物主要由聚合物和金属粒子组成。在众多近年来，纳米技术已成为各行业研究热点，纳米复合物主要由聚合物和金属粒子组成。在众多的金属纳米粒子中，ag纳米离子（agnps）由于其多样性和广谱抗菌活性，已在传感器、催化剂、生物医学、水和大气的净化、食品保鲜检测等领域得到广泛应用。传统制备agnps的化学还原方法具有成本低、操作方便等优点，其主要缺陷是毒性溶剂、产生有害副产物以及高消耗。

果胶具有低毒、良好的生物相容性、生物可降解性和易于形成胶体等特点，是一种制备金属纳米粒子的优良生物大分子材料，然而现阶段对果果胶具有低毒、良好的生物相容性、生物可降解性和易于形成胶体等特点，是一种制备金属纳米粒子的优良生物大分子材料，然而现阶段对果胶金属纳米粒子的制备研究还刚起步，存在制备方法不够环保，化学试剂消耗多和能源成本高等缺点。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

本发明提供的一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，旨在解决现阶段对果胶金属纳米粒子的制备研究还刚起步，存在制备方法不够环保，化学试剂消耗多和能源成本高等缺点的问题。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，制备步骤具体如下：

s1、银盐6.5g、保护剂2-4g/l、果胶溶液3g/l和agno3溶液1ml；

s2、将银盐和保护剂溶解于水溶性溶剂中；

s3、加入强氧化钠调整溶液的ph值；

s4、加入果胶溶液，加温磁力搅拌，转速为1200r/min，温度为70℃，搅拌时间为15min；

s5、加入agno3溶液并持续搅拌，转速为800r/min，时间为60min，取出外质为棕色的银纳米颗粒。

作为优选，所述步骤s3中的ph值值域为7-8。

作为优选，所述保护剂具体为pvp和六偏磷酸钠。

作为优选，所述agno3的浓度为0.3mol-0.7mol。

作为优选，所述果胶溶液的制备步骤具体如下：

a1、将橘皮放入温度为65℃的烤箱内进行烘干，脱水后冷却后粉碎、用筛和煮沸，最后在温水中漂泊至白色、无味；

a2、按20:1比例混合hcl溶液和橘皮粉，并加入水温为85℃的水体中搅拌，时间为90min，然后将液体过滤；

a3、将所述a2过滤取得物质放入离心机中进行离心，转速为4000r/min，时间为15min，然后在加入体积分数为95%的乙醇沉淀1h后进行过滤；

a4、将所述a3过滤之后的产物通过体积分数为90%的乙醇进行洗涤，然后在放入烤箱内烘干，温度为45℃，时间为40min。

作为优选，所述a1中煮沸环节用以去除橘皮中的酶，时间为5-10min。

作为优选，所述a1中用筛环节以40目以下进行筛选。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明的实施例所提供的一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，采用可再生、可降解的生物大分子柑橘果胶作为还原剂和稳定剂，替代传统的制备工艺中的还原剂和稳定剂，以通过制备条件优化，保证了银纳米颗粒绿色合成工艺，相比制备方法成本更低，操作也更加方便，降了传统制备工艺中化学原料和能源消耗。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。

本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

图1为本发明加入果胶溶液时搅拌的温度对纳米银产生量变化示意图；

图2为本发明果胶溶液浓度对纳米银产生量变化结构示意图；

图3为本发明6g/l果胶制备纳米银的tem图；

图4为本发明6g/l果胶制备纳米银的颗粒分布直方图；

图5为本发明3g/l果胶制备纳米银的tem图；

图6为本发明3g/l果胶制备纳米银的颗粒分布直方图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，金属纳米材料的制备步骤具体如下：

第一步、银盐6.5g、保护剂2-4g/l、果胶溶液3g/l和agno3溶液1ml；

第二步、将银盐和保护剂溶解于水溶性溶剂中；

第三步、加入强氧化钠调整溶液的ph值，其中，ph值的值域为7-8；

第四步、加入果胶溶液，加温磁力搅拌，转速为1200r/min，温度为70℃，搅拌时间为15min；

第五步、加入浓度为0.3mol-0.7mol的agno3溶液并持续搅拌，转速为800r/min，时间为60min，取出外质为棕色的银纳米颗粒。

而保护剂具体为pvp和六偏磷酸钠。

进一步的，本发明中果胶溶液的制备步骤具体如下：

1、将橘皮放入温度为65℃的烤箱内进行烘干，脱水后冷却后粉碎、用筛（以40目以下进行筛选）和煮沸（时间为5-10min），最后在温水中漂泊至白色、无味；

2、按20:1比例混合hcl溶液和橘皮粉，并加入水温为85℃的水体中搅拌，时间为90min，然后将液体过滤；

3、将步骤二过滤取得物质放入离心机中进行离心，转速为4000r/min，时间为15min，然后在加入体积分数为95%的乙醇沉淀1h后进行过滤；

4、将步骤三过滤之后的产物通过体积分数为90%的乙醇进行洗涤，然后在放入烤箱内烘干，温度为45℃，时间为40min。

实施例1

按上述方法配制的3g/l果胶溶液，并改变制备方法中的步骤四中，加入果胶溶液搅拌时的温度，完成制备之后通过光谱扫描进行：

对比试验1

一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，金属纳米材料的制备步骤具体如下：

第一步、银盐6.5g、保护剂2-4g/l、果胶溶液3g/l和agno3溶液1ml；

第二步、将银盐和保护剂溶解于水溶性溶剂中；

第三步、加入强氧化钠调整溶液的ph值，其中，ph值的值域为7-8；

第四步、加入果胶溶液，加温磁力搅拌，转速为1200r/min，温度为60℃，搅拌时间为15min；

第五步、加入浓度为0.3mol-0.7mol的agno3溶液并持续搅拌，转速为800r/min，时间为60min，取出外质为棕色的银纳米颗粒。

对比试验2

一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，金属纳米材料的制备步骤具体如下：

第一步、银盐6.5g、保护剂2-4g/l、果胶溶液3g/l和agno3溶液1ml；

第二步、将银盐和保护剂溶解于水溶性溶剂中；

第三步、加入强氧化钠调整溶液的ph值，其中，ph值的值域为7-8；

第四步、加入果胶溶液，加温磁力搅拌，转速为1200r/min，温度为70℃，搅拌时间为15min；

第五步、加入浓度为0.3mol-0.7mol的agno3溶液并持续搅拌，转速为800r/min，时间为60min，取出外质为棕色的银纳米颗粒。

对比试验3

一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，金属纳米材料的制备步骤具体如下：

第一步、银盐6.5g、保护剂2-4g/l、果胶溶液3g/l和agno3溶液1ml；

第二步、将银盐和保护剂溶解于水溶性溶剂中；

第三步、加入强氧化钠调整溶液的ph值，其中，ph值的值域为7-8；

第四步、加入果胶溶液，加温磁力搅拌，转速为1200r/min，温度为80℃，搅拌时间为15min；

第五步、加入浓度为0.3mol-0.7mol的agno3溶液并持续搅拌，转速为800r/min，时间为60min，取出外质为棕色的银纳米颗粒。

如图1可知，当反应温度为70℃时，在410nm附近有强烈的峰值出现，即说明此时有大量银纳米粒子形成；当温度升至80℃时，生成的纳米粒子开始聚集、沉淀，因此本发明提供的制备方法中采用的70℃用于果胶溶液的搅拌为最佳温度。

实施例2

按用20g/l的naoh溶解果胶，配置成浓度1、3、6g/l的果胶溶液各50ml，在70℃条件下反应1min生成纳米银，反应后的溶液稀释300倍，通过紫外可见分光光度计在300-600nm下进行光谱扫描：

对比试验1

一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，金属纳米材料的制备步骤具体如下：

第一步、银盐6.5g、保护剂2-4g/l、果胶溶液1g/l和agno3溶液1ml；

第二步、将银盐和保护剂溶解于水溶性溶剂中；

第三步、加入强氧化钠调整溶液的ph值，其中，ph值的值域为7-8；

第四步、加入果胶溶液，加温磁力搅拌，转速为1200r/min，温度为70℃，搅拌时间为15min；

第五步、加入浓度为0.3mol-0.7mol的agno3溶液并持续搅拌，转速为800r/min，时间为60min，取出外质为棕色的银纳米颗粒。

对比试验2

一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，金属纳米材料的制备步骤具体如下：

第一步、银盐6.5g、保护剂2-4g/l、果胶溶液3g/l和agno3溶液1ml；

第二步、将银盐和保护剂溶解于水溶性溶剂中；

第三步、加入强氧化钠调整溶液的ph值，其中，ph值的值域为7-8；

第四步、加入果胶溶液，加温磁力搅拌，转速为1200r/min，温度为70℃，搅拌时间为15min；

第五步、加入浓度为0.3mol-0.7mol的agno3溶液并持续搅拌，转速为800r/min，时间为60min，取出外质为棕色的银纳米颗粒。

对比试验3

一种用于金属纳米材料的绿色制备方法，金属纳米材料的制备步骤具体如下：

第一步、银盐6.5g、保护剂2-4g/l、果胶溶液6g/l和agno3溶液1ml；

第二步、将银盐和保护剂溶解于水溶性溶剂中；

第三步、加入强氧化钠调整溶液的ph值，其中，ph值的值域为7-8；

第四步、加入果胶溶液，加温磁力搅拌，转速为1200r/min，温度为70℃，搅拌时间为15min；

第五步、加入浓度为0.3mol-0.7mol的agno3溶液并持续搅拌，转速为800r/min，时间为60min，取出外质为棕色的银纳米颗粒。

如图2可知，溶液在410nm附近具有明显的吸收峰，证明有纳米银生成，且当果胶质量浓度为3g/l时，吸收峰最高，即说明3g/l为生成纳米银所需的最适果胶浓度；当果胶浓度大于3g/l时，产生了大量的半乳糖醛酸，导致不能与agno3氧化还原反应产。

实施例3

采集实施例2中对比试验2和对比试验3中制备的纳米银样本，对纳米银样本通过透射电镜对在不同制备条件下所得纳米银的形态进行观察比较，并对其粒径大小进行统计分析，其检测的结果如下：

如图3和图4所示，在最适反应条件下果胶浓度6g/l制备纳米银粒子呈现球形，可观得到纳米粒子的粒径主要分布在30-75nm。

如图5和图6所示，在最适反应条件下果胶浓度3g/l制备纳米银颗粒呈现球形，分散性和分离度良好，粒径反应时间1min，柑橘果胶主要分布在5-15nm之间。

根据对比试验可知，相对于6g/l果胶浓度，3g/l果胶浓度产生较小粒径的纳米银，可能是由于银离子被阴离子基团限制在果胶大分子内，反而吸附在松散的碱水解果胶基质上，增大果胶浓度，合成的纳米颗粒变大的趋势消失，却开始聚集成为大颗粒，并造成最大吸光值的下降，由于较小粒径的球形纳米银比大的球形纳米银有更好的抗菌性能，因此，本发明提供的制备纳米银的最佳工艺条件为3g/l的果胶被碱水解，滴加1ml浓度为0.3mol-0.7mol的agno3溶液，并且温度在70℃下进行。

综上所述，采用可再生、可降解的生物大分子柑橘果胶作为还原剂和稳定剂，替代传统的制备工艺中的还原剂和稳定剂，以通过制备条件优化，保证了银纳米颗粒绿色合成工艺，相比制备方法成本更低，操作也更加方便。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。